Устройство для автоматическогоопределения удельной энергоем кости рабочего процесса машины

Союз Сфввтских Сфцналистическии Реслублнк(5)М. Кл,з с присоединением заявки М Е 02 Р 3/26 Государственный хомнтет СССР ао делам изобретений н открытий(23) Приоритет Опубликовано 07.03,81. Беллетень Мо 9 Дата опубликования описания 07, 03.81.(72) Авторы изобретения Р,Т. Франко, М.С. Фельзер и Л.А. ВерещагинКиевский институт автоматики имени ХХт съез(ца КПССМинистерства приборостроения, средств автойддзаций. ,и систем управления СССР(54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯУДЕЛЬНОЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССАМАШИНЫ Изобретение относится к техническим средствам автоматизации контроля и управления технологическими процессами добычи и переработки сырья и может быть использовано для определения удельной энергоемкости рабочего процесса машины, образующей .поток материала (например, роторного экскаватора, дробилки и т.п,) .Известно устройство,гпя контроля режима работы роторного экскаватора, реализующее способ определения удельнои энергоемкости 1 .Это устройство включает блоки Измерения мощности и скорости привода рабочего органа, блоки измерения интенсивности (текущей производительности) и скорости потока материала, аппаратуру записи этих параметров для последующего определения удельной энергоемкости путем вычисления вручную. Однако такие устройства не позволяют определять текущее значение удельной энергоемкости в процессе работы экскаватора. Кроме того, такое определение удельной энергоемкости связано с большими погрешностями и значительными затратами времени,Известно устройство для автомати-. ческого определения удельнои энергоемкости рабочего процесса машины, образующей поток материала с приводомрабочего органа и конвейером.с питателем, содержащее измерители мощности (блок измерения мощности) и скорости привода рабочего органа, измерители интенсивности и скорости потока материала, блок деления, содержа",щий два цифровых потенциометра, источник питания, усилитель, электродвигатель и регулятор, блок Формирования выходного сигнала, состоящей иэиндикатора и выходной цепи устройства, интегрирующие преобразователи мощ ности ипроизводительности, узел управления и коммутаторы, причем дляавтоматического определения удельнойэнергоемкости к выходам измерителеймощности и интенсивности потока мате риала подключены соответственно посредствол коммутаторов, соединенных сузлом управления, интегрирующие преобразователи.мощности и производительности, выходы которых соединеныс блоком деления, связанным с блокомформирования выходного сигнала 2).В этом устройстве интегральныезначения потоков энергии и материалаобразуются в счетчиках, входы которых 30 соединены через коммутаторы с иэмери 810898телями мощности привода рабочего органа и интенсивности потока материала. Управляемые входы коммутаторов соеди-нены с выходами узла управления, кото; рый вырабатывает управляющие сигналы на цикличйсЮое размыкание и замыкание коммутаторов. Управляющие сигналы формируются схемами задания временных интервалов так, чтобы интервал интегрирования (время замкнутого состояния коммутаторов) был постоянным, а момент начала интегрирования интенсивности потока материала был сдви 9 иут относительно момента начала интегрирования мощности на время перемещения материала до места установки измерителя интенсивности его потока. 15 Это время определяется в зависимости от скорости привода рабочего органа и скорости конвейера. Затем в блоке деления вычисляется частное от деления этих ин". егральных значе ний, т.е, определяется среднее значение удельной энергоемкости на фиксированном временном интервале. Время цикла определения удельной энергоемкости равно сумме интервала интегрирования и времени сдвига моментов начала интегрирования мощности и интенсивности потока материала. Значение удельной энергоемкости на этом интервале принимается постоянным и вычисляется в соответствии с выражением -То офсВ-ъс )-т, 35Е )фЙ(с) сИ1 о- Тгде с 0 - фиксированныи момент начала 40цикла измерения удельнойэнергоемкости;Т 0 - заданный интервал усреднения; Ф (й ) - запаздывание измерения инатенсивности потока материала (производительности) относительно измерения мощнос. -ти, равное времени движенияматериала до места установкиизмерителя интенсивности потока материала;Р(с)- текущее значение интенсив-.ности потока энергии (мощности);(й)- текущее значение интенсивности потока материала (производительности).Однако действительное значение удельной энергоемкости непрерывно изменяется в зависимости от изменения Физико-механических свойств горной 60 массы, конструкции рабочего органа и условий работы и т,п, В частности, При определении удельной энергоемкости на Фиксированном интервале интегрирования, отличающемся от периода 45 оборота ротора, возникает погрешность периодического характера, связанная. с дебалансом рабочего органа. Разность между действительным значением удельной энергоемкости и его средним значением, определяемым посредством известного устройства, может достигнуть 10-20 значения величины. Таким образом, нецостатком прототипа являет ся низкая точность определения удельной энергоемкости.Цель изобретения - повышение точности определения удельной энергоемкости.Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено задатчиком скорости материала в питателе, блоком трансформации скорости сдвига, динамической моделью потока материала и динамической моделью потока энергии с преобразователями состояния этих моделей, причем динамическая модель потока энергии выполнена в виде последовательно соединенных секций участков перемещения материала в ковшах, в питателе, на конвейере и секции интервала интегрирования, сдвиговые входы которых подключены соответственно к измерителю скорости привода рабочего органа, задатчику скорости материала в питателе, измерителю скорости потока материала и выходу блока трансформации скорости сдвига, основной вход которого связан с измерителем скорости потока материала, а управляемый вход подключен к измерителю скорости привода рабочего органа, при этом основнои вход секции участка перемещения материала в ковшах динамической модели потока энергии соединен с измерителем мощности привода рабочего органа, а основной вход динамической модели потока материала соединен с измерителем интенсивности потока материала, а сдвиговый вход подключен к выходу блока трансформации скорости сдвига, выходы динамических моделей потоков энергии и материала через преобразователи состояний этих моделей соединены со входами блока деления.Введение динамической модели потока энергии, выполненной в виде последовательно соединенных секций, и динамической модели потока материала, а также их связей с соответствующими измерителями, задатчиком и блоком трансформации скорости сдвига обеспечивает отображение процесса в реальном масштабе времени и исключение динамических погрешностей, обусловленных влиянием пространственного смещения зон измерения параметров потоков энергии и материала и временного сдвига соответствующих операций измерения и вычисления независимо от изменения скорости потока материала на различных участках. Одновременно обеспечивается синхронизация интервала интегрирования с периодом возмущающих воздействий за счет введенияблока трансформации скорости сдвига,управляемый вход которого подключенк измерителю скорости привода рабочего органа и непрерывное (а не цик- -лическое, как в прототипе) формирова 5ние в преобразователях состояний моделей интегральных значений потоковэнергии и материала на скользящем(а не Фиксированном как в прототипе)временном интервале за счет непрерывности работы моделей. Непосредственно из струКтуры устройства вытекаетвыражение для определения удельнойэнергоемкости на скользящем интерваФле интегрирования: 35-т1 РЬИс -Ъф-сфЕ= 20Кэ)сВь-т(,),где- текущее значение времени,Т(с) - переменный интервал интегрирования, зависящий от скорости привода рабочего органа.Таким образом, введение динамических моделей потоков энергии и материала, преобразователей состоянийэтих моделей, блока трансформациискорости сдвига, задатчика скоростипотока в питателе с соответствующими связями обеспечивает достижениепоставленной цели - повышение точности определения удельной энергоемкости рабочего процесса машины.На чертеже изображена функциональная схема устройстваУстройство содержит измеритель 1 40мощности привода 2 рабочего органа,измеритель 3 скорости привода рабочего органа, измеритель 4 интенсивности потока материала, измеритель 5скорости потока материала, задатчикскорости материала в питателе 6, динамическую модель 7 потна энергии,состоящую из секции 8 участка перемещений материала в ковшах, секции 9,участка перемещения материала в питателе, секции 10 участка перемещенияматериала на конвейере до места установки измерителя интенсивности потокаматериала, секции 11 интервала интегрирования, преобразователя 12.состояния динамическои модели потока энергии, динамической модели 13 потокаматериала, преобразователя 14 состояния динамической модели потока материала, блок 15 трансформации скорости сдвига, блок 16 деления, блок 17 60формирования выходного сигнала. Выход измерителя 1 мощности приводарабочего органа подключен к основному входу динамической модели 7 потока энергии, секций 8-11 которой соединены последовательно. Выход измерителя 3 скорости привода рабочего органа соединен со сдвиговым входом секции 8 динамической модели потока энергии и с управлением входом блока 15 трансформации скорости сдвига. Выход задатчиков скорости потока материала в питателе соединен со сдвиговым входом секции 9 динамической модели потока энергии. Выход измерителя 5 скорости потока материала соединен со сдвиговым входом секции 10 динамической модели потока энергии и с основным входом блока 15 трансформации скорости сдвига. Выход измерителя 4 интенсивности потока материала подключен.к основному входу динамической модели 13 потока материала. Выход блока 15 трансформации скорости сдвига соединен со сдвиговым входом динамической модели потока материала и сдвиговым входом секции 11 динамической модели потока энергии. Выходы секции 11 динамической модели потока энергии подключены.ко входам преобразователя 12 состояния динамической модели потока энерГии, выход которого соединен со входом делимого блока 16 деления, а выходы динамической модели 13 потока материала подключены ко входам преобразователя 14 состояния модели потока материала, выход которого соединен со входом делителя блока 16 де- ления. Выход блока 16 деления соединен со входом блока 17 формирования выходного сигнала.Устройство работает следующим образом.Сигнал измерителя 1 мощности привода рабочего органа, пропорциональный текущему значению мощности привода рабочего органа (напрнмер, в виде частотной модулированной последовательности импульсов), подается на основной вход динамической модели 7 потока энергии (выполненной, например, в виде сдвигового регистра). В секции 8 динамической модели потока энергии этот сигнал сдвигается со скоростью, пропорциональной скорости перемещения материала ковшами рабочего органа, в секции 9-со скоростью, пропорциональной скорости перемещения материала в питателе, а в секции 10 - со скоростью, пропор" циональной скорости перемещения материала на конвейере. В результате, в секции 11 динамической модели потока энергии получается распределение потока энергии на интервале интегрирования, сдвинутом относительно момента измерения мощности на время перемещения материала до места установки измерителя интенсивности потока. Сигнал измерителя 4 интенсивности потока материала подается на основной вход динамической модели 13 потока материала, в которой получается распределение потока материалана интервале интегрирования, соответствующем интервалу распределения потока энергии в секции 11. Скольжение этого интервала во времени обеспечи- . вается пу"ем подачи на сдвиговые входы динамичеакой модели потока материала, Так как на управляемый вход бло 5 ка 15 трансформации скорости сдвига (выполненного, например, в виде управляемого делителя частоты) подается сигнал измерителя скорости привода рабочего органа, интервал интегрирования (скорость сдвига) будет изменяться при изменении скорости вращения рабочего органа, С выходов динамических моделей потока энергии и потока материала сигналы, соответствую щие распределению потоков энергии и материала на интервале интегрирования, подаются на входы преобразователей 13,и 14 состояний этих моделей. С выходов преобразователей сигналы, 2 О соответствующие интегральным значениям потоков энергии и материала на скользящем временном интервале, кратном периоду вращения рабочего органа, подаются на входы блока 16 деления. На выходе блока деления получается непрерывно изменяющийся во времени сигнал, соответствующий текущему значению удельной энергоемкости на скользящем интервале усреднения.Использование новых элементов - динамических моделей потоков энергии и материала с преобразователями состояния этих моделей, блоки трансформации скорости сдвига и задатчика скорости. материала в питателе с соответствующими связями позволяет умень-Ф шить погрешность, обусловленную дискретностью (с интервалом не меньше суммы интервалов интегрирования и временного сдвига измерении) определения 40 значения удельной энергоемкости, а также биением рабочего органа, неравномерностью работы его ковшей и невозможностью учетна изменения скорости материала в питателе при измене нии конструкции или характеристик последнего.Устройство позволяет также повысить эффективность использования информации о текущей удельной энергоем- о кости для целей управления рабочим процессом машин, что повышает ее производительность.формула изобретенияУстройство для автоматического оп ределения удельной энергоемкости рабочего процесса машины, образующей поток материала, с приводом рабочего органа и конвейером с питателем, содержащее измерители мощности и скорости привода рабочего органа, измерители интенсивности и скорости потока материала и блок деления, выход которого соединен с блоком формирования выходного сигнала, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения, оно снабжено задатчиком скорости материала в питателе, блоком трансформации скорости сдвига, динамической моделью потока материала и динамической моделью потока энергии с преобразователями состояния этих моделей, причем динамическая модель потока энергии выполнена в виде последовательно соединенных секций участков перемещения материала в ковшах, в пита- теле, на конвейере и секции интервала интегрирования, сдвиговые входы которых подключены соответственно к измерителю скорости привода рабочего органа, задатчику скорости. материала в питателе, измерителю скорости потока материала и выходу блока трансформации скорости сдвига, основной вход которого связан с измерителем скорости потока материала, а управляемый .вход подключен к измерителю скорости привода рабочего органа, при этом основной вход секции участка перемещения материала в ковшах динамической модели потока энергии соединен с измерителем мощности привода рабочего органа, а основной вход динамической модели потока материала соединен с измерителем интенсивности по тока материала, а сдвиговый вход подключен к выходу блока трансформации скорости сдвига, выходы динамических моделей потоков энергии и материала через преобразователи состояний этих моделей соединены со входами блока деления.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Экспериментально-теоретические исследования и создание общей теории расчета роторных экскаваторов, отвалообразователей, конвейеров. -"Горные машины и автоматика", Р 9, 1966.2. Авторское свидетельство СССРР 290993, кл. Г 02 Р 3/18, 1968, (прототип).810898 нректор Е. Рошко акаэ Н 3035 ул. Проектная,илиал ППП Пат г Редактор С00 Составитель Р. Гова Техред Е.Гаврилешко Тираж 693 ПодписПИ Государственного комитета СССРо делам иэобретений и открытииМосква, Ж, Раушская наб., д. 4